PENDAHULUAN. - Persiapan :

RANGKAIAN LISTRIK

LABORATORI UM TEKNI K ELEKTRO JURUSAN TEKNI K ELEKTRO FAKULTAS TEKNI K UNI VERSI TAS I SLAM KADI RI– KEDI RI

LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I

PENDAHULUAN

A. UMUM Sesuai dengan tujuan pendidikan di UNISKA, yaitu : -

Pembinaan hidup bermasyarakat

-

Pembinaan sikap ilmiah

-

Pembinaan sikap kepemimpinan

-

Pembinaan keahlian

Maka tugas dari Laboratorium Fakultas Teknik UNISKA antara lain : -

Memperkuat konsep

-

Melengkapi kuliah

-

Melatih keterampilan / penerapan teori

Dengan demikian praktikum Mikroprosessor adalah melatih keterampilan dalam menerapkan teori-teori yang diperoleh dari mata kuliah Sistem Mikroprosessor. Disamping itu praktikum Mikroprosessor dapat mengasah kemampuan mahasiswa untuk mengaplikasikan Mikroprosessor sebagai salah satu peralatan pengontrol otomatis yang saat ini banyak digunakan dalam bidang industri. Kesungguhan dan ketertiban dalam melakukan praktikum merupakan prasyarat utama untuk mencapai keberhasilan praktikum anda. Oleh karena itu, selama anda melaksanakan praktikum di laboratorium Elektronika ada beberapa hal yang perlu anda perhatikan : 1. Selama praktikum, praktikan dibimbing oleh asisten dan untuk itu praktikan harus mempersiapkan segala sesuatu tentang percobaan yang akan dilakukan seperti yang ada pada “BUKU PETUNJUK PRAKTIKUM” bersama rekan praktikumnya. 2. Sebelum melaksanakan praktikum, periksalah semua peralatan yang akan digunakan dan pinjamlah peralatan yang belum ada. 3. Dalam melaksanakan praktikum perlu diperhatikan penggunaan waktu yang ada, karena waktu pelaksanaan Praktikum Mikroprosessor adalah “3 jam”. Rincian penggunaan adalah seperti berikut :

-

Persiapan : Untuk persiapan, praktikan diberi waktu 30 menit dan pada saat persiapan tugas praktikan adalah : menyerahkan tugas pendahuluan dan meminjam peralatan yang belum ada.

Modul Praktikum Rangkaian Listrik PENDAHULUAN

ii


-

Melakukan Percobaan : Dalam melakukan percobaan praktikan diberi waktu ± 120 menit dan sisanya (30 menit) digunakan untuk mencata hasil praktikum dalam lembar Laporan Sementara.

4. Tugas pendahuluan dikumpulkan sebelum praktikum dimulai kepada asistenya masing-masing. 5. Praktikan dilarang mengerjakan Tugas Pendahuluan di lingkungan Laboratorium. 6. Sebelum melakukan percobaan, setiap praktikan harus mempersiapkan Laporan Resmi yang telah ditulisi dengan tujuan percobaan, teori, cara kerja, serta persiapkan pula kertas karbon dan kertas grafik bila diperlukan.

B. TATA TERTIB Tata tertib yang harus diperhatikan dan ditaati selama melakukan praktikum Mikroprosessor adalah : 1. Praktikan harus hadir 10 menit sebelum praktikum dimulai. 2. Praktikan baru diperkenankan masuk Laboratorium setelah percobaan yang akan dilaksanakan dinyatakan SIAP oleh asisten. 3. Sebelum melakukan praktikum, semua perlengkapan kecuali buku petunjuk praktikum, alat tulis dan peralatan penunjang harus diletakkan di tempat yang telah ditentukan. 4. Setiap praktikan harus melakukan percobaan dengan rekan praktikum yang telah ditentukan. 5. Selama mengikuti praktikum, praktikan harus berpakaian sopan dan tidak diperbolehkan memakai sandal, bertopi, merokok, membuat gaduh, dan lain-lain. 6. Selama praktikum, praktikan hanya diperbolehkan menyelesaikan tugasnya pada meja yang telah disediakan (melakukan percobaan, membuat laporan sementara dan resmi). 7. Selama melakukan percobaan, semua data hasil percobaan ditulis dalam kolom-kolom tabel yang dipersiapkan terlebih dahulu. Laporan sementara dibuat rangkap n + 1 dan dilaporkan pada asisten untuk ditanda tangani. n adalah jumlah praktikan dalam satu kelompok. 8. Berdasarkan Laporan Sementara yang telah disetujui oleh asisten, setiap praktikan membuat Laporan Resmi sesuai dengan tugas yang diberikan dalam buku petunjuk, kemudian diserahkan kepada asisten masing-masing dengan dilampiri laporan sementara.


iii


9. Jika praktikan akan meninggalkan ruang praktikum, harus melaporkan pada asisten dan demikian pula sebaliknya. 10. Praktikan yang sudah menyelesaikan tugas-tugasnya, diharuskan meninggalkan ruang praktikum.

C. SANKSI Ada beberapa sanksi yang dapat diterapkan terhadap praktikan yang melanggar peraturan tata tertib : 1. Pelanggaran tehadap : a. Point A-5, asisten berhak melakukan pencoretan terhadap tugas yang telah dikerjakan. b. Point A-6, B-1, B-5, B-6, dan B-9 dikenakan sanksi pembatalan percobaan yang dilakukan. c. Point A-2, B-3, B-4, dan B-9 dikenakan sanksi peringatan dan apabila telah mendapatkan peringatan 3 kali, praktikan akan dikeluarkan dan mendapat “Nilai E”. 2. Praktikan yang melakukan kecurangan dapat dikenakan sanksi berupa pembatalan seluruh praktikum dan diberi “Nilai E”. 3. Praktikan yang karena kelalaiannya menyebabkan kerusakan atau menghilangkan alat milik laboratorium harus mengganti alat tersebut. Apabila dalam waktu yang ditentukan belum mengganti, maka tidak diperkenankan mengikuti praktikum berikutnya. 4. Praktikan yang tidak mengikuti praktikum sebanyak 4 kali diberi sanksi pembatalan seluruh praktikum dan diberi “Nilai E”. 5. Sanksi lain yang ada di luar sanksi-sanksi diatas ditentukan kemudian oleh Kepala Laboratorium.


iv


DAFTAR ISI PENDAHULUAN ...........................................................................................

ii

DAFTAR ISI ...................................................................................................

v

PERCOBAAN I. TEOREMA THEVENIN DAN NORTON ..................................

1

PERCOBAAN II. RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK .......................

8

PERCOBAAN III. RANGKAIAN RC DAN RL ..................................................... 15 PERCOBAAN IV. RANGKAIAN RESONANSI .................................................... 27 LAMPIRAN ................................................................................................... 35

Modul Praktikum Rangkaian Listrik DAFTAR ISI

v


PERCOBAAN I TEOREMA THEVENIN DAN NORTON 1.

TUJUAN a. Mempelajari penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada arus searah.

2. PENDAHULUAN 2.1. Teorema Thevenin Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan : satu sumber tegangan seri dengan sebuah resistor dengan resistansi.

a

a RT Rangkaian aktif linier

VT b

b Gambar 1.1. Konsep Teorema Thevenin

VT = Tegangan pada a-b dalam keadaan tanpa beban (open circuit Voc). RT = Resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya. Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban di ubah- ubah. 2.2. Teorema Norton Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b dapat diganti dengan : satu sumber arus parallel dengan satu resistor dengan resistansi.

a

a +

Rangkaian aktif linier

RN IN b

b

Gambar 1.2. Konsep Teorema Norton Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON

1


IN = Arus melalui a-b dalam keadaan hubung singkat (short circuit = 𝐼𝑆𝐶 ). RN = Resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya. Dapat dibuktikan bahwa : 𝑹𝑵 = 𝑹𝑻 =

𝑽𝑪𝑪

dan

𝑰𝑺𝑪

𝑰𝑵 = 𝑰𝑺𝑪 =

𝑽𝑻 𝑹𝑻

3. ALAT – ALAT YANG DIGUNAKAN a. Kit praktikum Thevenin dan Norton b. AVO Meter analog c. AVO meter digital d. Kabel penghubung secukupnya.

+

D

A RANGKAIAN

SUMBER TEGANGAN

N -

B

E

E SUMBER ARUS

R1

R2

R3

R4

F BEBAN

Gambar 1.3. Denah kit praktikum 4. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN 4.1. Teorema Thevenin (Rangkaian 1) Dalam percobaan ini teorema thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada beban R (R1, R2, R3 dan R4) pada cabang C-D secara tidak langsung, dengan mengukur VT, RT, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran arus melalui beban secara langsung dengan membaca mA-meter.

Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON

2


a. Gunakan Kit Teorema Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20 Volt pada A-B, pada titik C-D pasanglah mA digital (pada range 20 mA) seri dengan beban R1,seperti gambar dibawah ini. Bacalah dan catat arus melalui R1.

A D

A

RANGKAIAN 20V

i

N E B

Gambar 1.4. Pengukuran arus rangkaian b. Bukalah beban dan mA-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah tegangan open circuit C-D (sama dengan VT) dengan Voltmeter elektronik yang mempunyai impedansi input tinggi (seperti gambar dibawah ini). Tegangan sumber A-B harus tetap = 20 volt.

A

D RANGKAIAN V

20V N E

B

Gambar 1.5. Pengukuran tegangan Thevenin c. Untuk mengukur RT, yaitu resistansi yang dilihat pada terminal C-D ke kiri, bukalah atau lepaskan sumber tegangan dari A-B dan hubung singkatkan A-B (seperti gambar dibawah ini) A

D RANGKAIAN N

B

E

Ohm Meter

Gambar 1.6. Pengukuran resistansi Thevenin/Norton (RT) d. Ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan Ohm meter. e. Ukurlah resistansi R1. Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON

3


f. Hitunglah arus melalui R1 dari : 𝑰 =

𝑽𝑻 𝑹𝑻 + 𝑹𝟏

a RT

I R1

VT b

Gambar 1.7. Pengukuran arus pada rangkaian pengganti thevenin 1 g. Bandingkanlah hasil Perhtungan (f) tersebut dengan hasil yang peroleh dari pengukuran langkah (a). h. Ulangi langkah (a) – (e) untuk harga R = R2, R = R3, dan R = R4. i. Tuliskan hasil percobaan diatas pada tabel yang tersedia pada lembar kerja. 4.2. Teorema Thevenin (Rangkaian 2) a. Buatlah rangkaian sebagai berikut :

B

A

RANGKAIAN N

D

C I RT

V = VT

R = R1

-

A

+

Gambar 1.8. Pengukuran arus pada rangkaian pengganti thevenin 1 b. Aturlah tegangan V sama dengan harga VT yang telah diukur pada langkah 4.1.b. c. Sebagai dipergunakan rangkaian N dengan A-B dihubung singkatkan dan dipasang menurut gambar diatas. d. Ukurkah arus yang mengalir di R1 dengan mA-meter. Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON

4


e. Ulangi percobaan tersebut untuk R = R2, R = R3, dan R = R4 (hubung singkat). f. Tuliskan hasil percobaan diatas pada tabel yang tersedia pada lembar kerja. 4.3. Teorema Norton Rangkaian pada percobaan 4.1.a diatas dapat diganti dengan sebuah sumber arus parallel dengan suatu resistansi yang besarnya sama dengan RT. a. Mencari IN pasanglah sumber tegangan searah 20 volt pada A-B. Ukurlah arus hubungan singkat pada C-D (pasanglah mA-meter langsung pada C-D) b. RN = RT dapat diperoleh dengan percobaan 4.1.c tetapi dalam hal ini rangkaian N akan kita pergunakan sebagai IN. c. Aturlah sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar IN seperti telah diperoleh dari percobaan 4.3.a. Buatlah rangkaian sebagai berikut : E

C

A

A

RANGKAIAN

SUMBER ARUS IN

RN

N F

R1 D

B

Gambar 1.9. Pengukuran arus rangkaian pengganti Norton d. Ukurlah arus melalui mA-meter untuk R = R2, R = R3, dan R = R4. e. Tulislah hasil pengamatan pada tabel dalam lembar kerja. 5. TABEL HASIL PERCOBAAN Tabel

Teorema Thevenin dan Norton

Dengan tegangan

Pengukuran

Vab = 20 volt

............. mA (perc. 4.1.a)

VT = .......... volt (perc. 4.1.b)


RT = RN = .......... ohm (perc. 4.1.c)

IN = .......... mA (perc. 4.3.a)

5


Arus melalui resistor R Perhitungan

Beban R

Pengukuran

dengan teorema

langsung dengan

Thevenin

mA meter (perc. 4.1.a)

𝐼=

Pengukuran dengan teorema

𝑉𝑇 𝑅𝑇 + 𝑅

(perc. 4.1.e)

Thevenin (perc. 4.2.d)

Pengukuran dengan teorema Norton (perc. 4.3.d)

R = R1

R = R2

R = R3

R = R4

6. MENGAKIRI PERCOBAAN a.

Sebelum meninggalkan meja percobaan,rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai.

b. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum (Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).


6


7. Tugas a. Kesimpulan apakah yang dapat saudara peroleh dari percobaan 1? b. Kesimpulan apakah yang dapat saudara peroleh dari percobaan 2? c. Apakah pengaruh resistansi dalam sumber tegangan pada percobaan ini? d. Bandingkanlah resistansi dalam sumber arus yang dipergunakan dalam percobaan ini dengan resisstansi dalam sumber arus ideal! e. Untuk harga R manakah (diantara R1, R2, dan R3), sumber arus yang menghasilkan arus yang dapat dianggap konstan ( I = IN = arus hubung singkat )? f. Keuntungan apakah yang diperoleh dengan menggunakan teorema ini? g. Lingkarilah pernyataan yang dianggap benar : 1) Sumber tegangan ideal mempunyai impedansi dalam = 0 dan sumber arus ideal mempunyai impedansi dalam = ∞. 2) Sumber tegangan ideal mempunyai impedansi dalam = 0 dan sumber arus ideal mempunyai impedansi dalam = 0. 3) Sumber tegangan ideal mempunyai impedansi dalam = ∞ dan sumber arus ideal mempunyai impedansi dalam = ∞.


7


PERCOBAAN II RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK

1. TUJUAN a. Mempelajari sifat rangkaian dengan kopling magnetic. b. Mempelajari beberapa sifat transformator dan penggunaanya. 2. PENDAHULUAN Dua buah rangkaian atau lebih dikatakan bergandengan bila perubahan arus atau tegangan pada rangkaian yang satu mempengaruhi arus atau tegangan pada rangkaian yang lain. Bila pengaruh perubahan besaran listrik diteruskan melalui medan listrik, maka rangkaian tersebut dikatakan bergandengan kapasitif (galvanis). Pada gandengan tidak langsung ini, besarnya pengaruh rangkaian yang satu kepada yang lain dinyatakan dengan faktor gandengan atau koefisien kopling k yang berharga antara 0 dan 1 (makin rapat jaraknya, makin kuat pengaruhnya). Jadi, untuk dua kumparan yang diketahui bergandengan magnetic, selain dapat induktansi (self inductance), dikenal pula induktansi bersama/gandengan (mutual inductance) yang berbeda dipengaruhi oleh koefisien kopling k. Arah lilitan kumparan yang satu terhadap kumparan yang lain, menentukan polaritas tegangan induktansinya (biasanya dinyatakan dengan tanda dot). Alat yang bekerja berdasarkan pemindahan besaran listrik melalui medan magnet ini, dikenal sebagai transformator. Sebagai sebuah kutub empat yang mempunyai sepasang terminal input dan sepasang terminal output. Kumparan yang terhubung dengan terminal input biasanya disebut kumparan primer sedangkan kumparan yang terhubung pada terminal output biasanya disebut kumparan sekunder. Kumparan-kumparan tersebut dapat dibuat dengan menggunakan inti udara (air core transformer), atau yang lebih umum dibuat dengan menggunakan inti dari bahan ferromagnetik/inti besi (iron core transformer), karena permeabilitasnya “µ” jauh lebih tinggi dari udara. Perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder menentukan perbandingan tegangan atau arus dari kedua kumparan tersebut. Perlu diingat, meskipun disini seolah-olah terjadi pertambahan tegangan atau arus, tetapi tidak terdapat pertambahan daya. Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK

8


Jadi dapat dituliskan bahwa : 𝑵𝟏 𝑽𝟏 𝑳𝟏 = = 𝑵𝟐 𝑽𝟐 𝑳𝟐 𝑽𝟏 𝑳 𝟏 = 𝑽𝟐 𝑳 𝟐

(untuk Transformator ideal)

3. ALAT – ALAT YANG DIPERLUKAN a. Kit praktikum b. Generator Sinyal (GS) c. Osiloskop d. Multimeter e. Tahanan/beban 8,2 Ohm f. Variac 4. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN 4.1. Melihat V2 Sebagai Fungsi Jarak. a. Buatlah rangkaian sebagai berikut: OSILOSKOP L1

L2

SUMBER SINYAL V1

V2

Cv2

Ch1

Ch2

Cv1

Gambar 2.1. Melihat V2 sebagai fungsi jarak b. Aturlah frekuensi generator sinyal pada frekuensi resonansi = fr (20 Kc) (lihat pada kit praktikum) dengan amplituda = 2 VPP = V1 c.

Posisi jarak = 0 (kumparan 1 dan kumparan 2 paling dekat).

d. C1 dan C2 pada posisi minimum (lihat pada kit praktikum). e. Aturlah C1 dan C2 sehingga diperoleh harga V2 yang maksimum. f. Ubahlah posisi jarak mulai dari kedudukan : 0,1,2,3,4 dan ukurlah V2 pada tiap kedudukan. g. Lakukanlah pengukuran ini untuk 3 buah frekuensi yaitu : F1 = fr : f2 = fr + 10 kHz ; f3 = fr – 10 kHz h. Isikan hasil pengukurannya dalam tabel 1 pada lembar kerja. Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK

9


4.2. Melihat V2 Sebagai Fungsi ϴ a.

Ulangilah langkah percobaan 4.1 dari a sampai dengan e.

b.

Ukurlah tegangan V2 dengan beda frasa antara V1 dan V2 (= ϴ) lakukanlah pengukuran ini untuk 3 buah frekuensi seperti pada 4.1.f

c.

Kemudian tuliskan hasil pengukurannya kedalam tabel 2 pada lembar kerja (bila frekuensi yang dipilih cukup banyak, response yang diharapkan dapat terlihat dengan jelas).

4.3. Mempelajari Sifat Transformasi Daya Perhatian : 1. Kita bekerja dengan tegangan jala jala listrik. Berhati hatilah! 2. Saat mengunakan Multimeter untuk mengukur tegangan, gunakan batas ukur yang paling tinggi dahulu. Buatlah rangkaian terlebih dahulu, periksalah apakah tidak ada salah hubung atau hubung singkat sebelum kita memasang pada tegangan jala-jala listrik dari PLN. a. Buatlah rangkaian sebagai berikut:

0 a

e

10

0 6

b

f

c

g

d

h

220 240

9 12

Gambar 2.2. Rangkaian Transformator daya b. Aturlah tegangan output “Variac” = 50 Volt.

Gambar 2.3. Output variac yang dihubungkan ke transformator Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK

10


c. Pasangkan tegangan 50 Volt ini (output dari variac) pada a-b (pada waktu memasang, Variac dimatikan dahulu) d. Kemudia ukurlah tegangan Vc-a, Vd-a, Vf-e, Vg-e, Vh-e dan istilah tabel 3. e. Dengan menganggap bahwa trafo adalah trafo ideal, maka dapat ditentukan perbandingan lilitan trafo tersebut. 4.4. Menentukan Polaritas Transformator a.

Hubung singkatkan a-e. pasanglah tegangan 100 Volt (output dari variac) pada ad (pada waktu memasang, Variac dimatikan dahulu), kemudian ukurlah tegangan Vh-e, isilah tabel 4.

b. Lepaskan hubungan singkat a-e. c.

Hubung singkatkan a-h. Pasanglah tegangan 100 Volt pada a-d (output dari variac) pada a-d (pada waktu memasang, Variac dimatikan dahulu), kemudian ukurlah tegangan Vh-e, isilah tabel 4.

d. Lepaskan hubungan singkat a-h. e.

Dari percobaan a dan c kita telah dapat menentukan polaritas trafo tersebut.

4.5. Menentukan Regulasi Tegangan a.

Buatlah rangkaian sebagai berikut:

Gambar 2.4. Menentukan regulasi tegangan b.

Aturlah tegangan Variac sebesar 100 Volt.

c.

Pasanglah tegangan 100 Volt pada a – b (pada waktu memasang, variac dimatikan dulu)

d.

Dalam keadaan rb = terbuka (open), kemudian ukurlah tegangan Ve-h = V1

e.

Pasanglah rb = 8,2Ω, kemudian ukurlah tegangan Ve-h dalam keadaan ini (beban penuh) = V2. Dapat dihitung arus pada keadaan beban penuh ini = ib 𝑽𝟏−𝑽𝟐

× 𝟏𝟎𝟎%

f.

Fungsi tegangan =

g.

Isikan hasil pengukuran diatas pada tabel -5.

𝑽𝟐

Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK

11


4.6. Mempelajari Transformasi Impedansi Menentukan perbandingan lilitan primer dan sekunder a.

Aturlah tegangan output generator sinyal sebesar 5 volt rms pada frekuensi 1 kHz.

b. Pasanglah tegangan generator sinyal ini pada a – b c.

Ukurlah tegangan Ve-h, kemudian hitunglah perbandingan np/ns.

Gambar 2.5. Perbandingan Lilitan Primer dan sekunder Mengukur impedansi input rangkaian dengan transformator a.

Buatlah rangkaian sebagai berikut:

I1 np GS

V1

ns

Rb 8,2R

Z1

Gambar 2.6. Mengukur impedansi input rangkaian dengan transformator b. Aturlah generator sinyal GS pada frekuensi 1 kHz dengan v = 4 Volt rms. c.

Ukurlah V1 dan I1

d.

Kemudian hitunglah impedensi input


𝑍1 =

𝑉1 𝐼1

12


5. LEMBAR KERJA Tabel 1

V2 sebagai fungsi jarak Tegangan v2 (Vpp) pada posisi jarak

V1 = 2 Vpp tetap

0

1

2

4

f1 = fr f2 = fr + 10 Khz f3 = fr – 10 Khz Tabel 2

v2 sebagai fungsi ϴ

V1 = 2 Vpp tetap frekuensi (kHz)

V2 (Volt peak to peak)

ϴ

f1 = fr f2 = fr + 10 kHz f3 = fr – 10 kHz Tabel 3

Transformator

Vb-a

Vc-a

Tabel 4

Vd-a

Vf-c

Vg-e

Vh-e

Polaritas trafo a – e hubung singkat Vh-e

Tabel 5

Vh-d

a – h hubung singkat Vd-e

Vh-d

Regulasi tegangan V1

V2


ib

Regulasi tegangan

13


8. MENGAKIRI PERCOBAAN c.


d. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum (Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).


14


PERCOBAAN III RANGKAIAN RC DAN RL

1. TUJUAN a. Mempelajari impedansi dalam arti fisik. b. Mempelajari hubungan antara impedansi, resistansi, dan reaktansi pada rangkaian seri RC dan RL. c. Mempelajari hubungan tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL d. Melihat beda fasa tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL e. Mempelajari “ressponse” terhadap frekuensi pada rangkaian seri RC dan RL 2. PENDAHULUAN Dalam arus bolak-balik, untuk gelombang sinus, impedansi adalah perbandingan phasor tegangan dan phasor arus Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = Ri; 𝑣=𝐿

𝑑𝑖 𝑑𝑣 ,𝑖 = 𝐶 𝑑𝑡 𝑑𝑡

maka akan terlihat bahwa untuk sinyal tegangan sinusoidal (sinus atau cosinus):  Pada R : tegangan sefasa terhadap arusnya.  Pada L : tegangan mendahului 900 terhadap arusnya.  Pada C : tegangan tertinggal 900 terhadap arusnya. Bila perbandingan tegangan dan arus pada R disebut resistansi, dan perbandingan tegangan dan arus pada L dan C disebut reaktansi, maka akan akan terlihat bahwa resistansi tidak akan “sebanding” dengan reaktansi. Hal ini dinyatakan dengan adanya suati operator “j” yang besarnya =

−1 yang menunjukkan perputaran 900 setelah atau

berlawanan arah dengan jarum jam terhadap besaran semula.

Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL

15


2.1. Rangkaian RC

VR

R Vi C

VC

Gambar 3.1. Rangkaian RC sederhana Menurut hukum kirchhoff II (KVL), dapat ditulis: 1 𝑖 𝑑𝑡 𝐶 𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶

𝑣𝑖 = 𝑅𝑖 +

VR sefasa dengan i VC tertinggal 900 dari i Vi tertinggal θ dari i (dimana 00 < θ < 900) Besar Sudut θ ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda Fasa antara VC dan i, atau Vi dan i dapat dilihat dengan membandingkan beda fasa antara VC dan VR atau antara Vi dan VR (mengapa?) 2.2. Diferensiator Dari persamaan 1 𝑖 𝑑𝑡 𝐶 atau 𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶


Bila output diambil pada resistor 𝑣𝑂 = 𝑣𝑅 , untuk vC >> vR maka vi ≈ vC sehingga : 𝑣𝑖 ≈

1 𝐶

𝑖 𝑑𝑡 atau 𝑖 ≈ 𝐶

𝑑𝑣𝑡 𝑑𝑡

Sehingga diperoleh hubungan output (vO = vR) dengan input (vi) sebagai berikut: 𝑣𝑂 = 𝑅𝐶

𝑑𝑣𝑡 𝑑𝑡

Rangkaian dengan persyaratan ini dikenal sebagai rangkaian Diferensiator. Dalam bentuk phasornya, persyaratan diatas dapat dituliskan sebagai berikut: 𝑣𝐶 ≫ 𝑣𝑅 atau 𝑉𝐶 > 𝑉𝑅 1 𝐼 ≫ 𝑅𝐼 𝑗𝜔𝐶 Sehingga diperoleh 𝜔𝐶𝑅 ≫ 1.


16


Jika 𝜔𝑂 ≡ 𝜔 𝜔𝑂

1

1

atau 𝑓𝑂 =

𝑅𝐶

2𝜋𝑅𝐶

, maka persamaan diatas dapat dituliskan:

≪ 1atau 𝜔 ≪ 𝜔𝑂 .

𝜔𝑂 disebut frekuensi “cut off” Kondisi terakhir ini adalah syarat frekuensi dan nilai-nilai kapasitansi dan resistansi untuk memperoleh fungsi diferensiasi yang baik. 2.3. High Pass Filter Dari persamaan 𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶 , Bila diambil 𝑣𝑂 = 𝑣𝑅 , maka dapat dituliskan: 𝑣𝑂 𝑅 1 1 = = = 𝜔 1 1 𝑣𝑖 1 − 𝑗 𝜔𝑂 𝑅 + 𝑗𝜔𝐶 1 + 𝑗𝜔𝐶𝑅 Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi diatas :  Untuk 𝜔 ≫ 𝜔𝑂 akan diperoleh

𝑣𝑂

 Untuk 𝜔 ≪ 𝜔𝑂 akan diperoleh

𝑣𝑂

 Untuk 𝜔 = 𝜔𝑂 akan diperoleh

𝑣𝑂

Dari 1

𝑣𝑂

𝑃 2 𝑚𝑎𝑥

𝑣𝑖

=

1 2

𝑣𝑖 𝑣𝑖 𝑣𝑖

≈1 ≈0 =

1 2

dapat diturunkan bahwa daya di R adalah 𝑃𝑅 =

𝑣𝑂 𝑅

2

2

𝑣𝑡

−

2 𝑅

=

𝑣𝑡 2 2𝑅

=

. Dimana Pmax adalah daya pada R saat 𝜔 ≫ 𝜔𝑂 . Sehingga rangkaian

merupakan High Pass Filter (HPF) yang sederhana. 2.4. Integrator Dari persamaan 1 𝑖 𝑑𝑡 𝐶 atau 𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶


Jika tegangan output diambil pada kapasitor (vO = vC) dan vR >> vC, maka vi ≈ vR sehingga vi ≈ Ri atau 𝑖 ≈ 𝑣𝑂 = 𝑣𝐶 =

1

𝑖 𝑑𝑡 =

𝐶

𝑣𝑖 𝑅

1

𝑣𝑖

𝐶

𝑅

. Pada output diperoleh hubungan sebagai berikut: 𝑑𝑡 =

1 𝑅𝐶

𝑣𝑖 𝑑𝑡.

Fungsi rangkaian ini dikenal sebagai Rangkaian Integrator. Syarat terpenuhinya fungsi rangkaian integrator RC yang baik adalah v R >> vC. Dalam bentuk phasornya, hubungan diatas dapat dituliskan sebagai berikut : 𝑣𝑅 ≫ 𝑣𝐶 atau 𝑅𝐼 ≫ Sehingga 𝑅 ≫

1 𝜔𝐶

1 𝐼 𝑗𝜔𝐶𝑅

atau 𝜔𝐶𝑅 >> 11


17


Bila 𝜔𝑂 ≡

1 𝑅𝐶

atau 𝑓𝑂 =

1 2𝜋𝑅𝐶

, Maka persamaan diatas dapat dituliskan: 𝜔 𝜔𝑂

≪ 1 atau 𝜔 ≪ 𝜔𝑂 .

2.5. Low-Pass Filter Dari persamaan 𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶 , jika diambil 𝑣𝑂 = 𝑣𝐶 maka dapat dituliskan : 1 𝑣𝑂 1 1 𝑗𝜔𝐶 = = = 𝜔 1 𝑣𝑖 1 + 𝑗𝜔𝐶𝑅 1+𝑗𝜔 𝑅 + 𝑗𝜔𝐶 𝑂 Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi diatas :  Untuk 𝜔 ≫ 𝜔𝑂 akan diperoleh

𝑣𝑂

 Untuk 𝜔 ≪ 𝜔𝑂 akan diperoleh

𝑣𝑂

Untuk 𝜔 = 𝜔𝑂 akan diperoleh

𝑣𝑂 𝑣𝑖

𝑣𝑖 𝑣𝑖

=

≈0 ≈1 1 2

Dengan tiga keadaan diatas, rangkaian menunjukkan fungsi Low Pass Filter (LPF) yang sederhana. 2.6. Rangkaian RL Analisa pada rangkaian RL seperti pada gambar dibawah ini dapat dilakukan dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC.

R

VR

L

VL

Vi

Gambar 3.2. Rangkaian RL sederhana Menurut hukum Kirchoff II (KVL) dapat dituliskan vi = vR + vL , Sehingga : 𝑣𝑖 = 𝑅𝑖 + 𝐿

𝑑𝑖 𝑑𝑡

Untuk sinyal berbentuk sinusoidal, VR sefasa dengan i dan Vi mendahului terhadap i (dengan sudut antara 00 dan 900). Sama seperti pada rangkaian RC, sudut θ ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara vL dan i, atau vi dan i dapat dilihat dengan membandingkan beda fasa vL dan vR, atau vi dan vR (mengapa?)


18


Dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dapat diturunkan persyaratannya yang harus dipenuhi agar rangkaian RL berfungsi sebagai, diferensiator, integrator, high pass filter, ataupun low pass filter. 3. ALAT – ALAT YANG DIPERLUKAN a. Kit praktikum RC dan RL b. Generator Sinyal (GS) c. Osiloskop d. Multimeter e. Resistor : 1 KΩ, 10 KΩ, 1 MΩ f. Kapasitor : 0,1 μF, 0,01 μF, 0,001 μF. g. Induktor : 2,5 mH. 4. TUGAS PENDAHULUAN a.

Turunkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh rangkaian RL agar berfungsi sebagai: differensiator integrator high pass filter dan low pass filter!

b. Dengan harga R = 10 KΩ; 100 KΩ dan 1MΩ hitunglah harga C dan L dari rangkaian RC dan RL untuk menjadi differensiator, integrator, high pass filter dan low pass filter. Isikanlah syarat ini pada tabel data percobaan 1 dalam Data Hasil Percobaan saudara. Tabel 1. Syarat yang harus dipenuhi Harga C atau L yang harus dipenuhi sebagai Nilai Rangkaian High Pass Low Pass Resistor Diferensiator Integrator Filter Filter 10 K RC

100K 1M 10 K

RL

100K 1M


19


5. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN 5.1. Rangkaian RC

a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.

R

10K

Vi C 0,01 uF Gambar 3.3. Rangkaian RC untuk pengukuran phasor vi= 2 V rms (bentuk gelombang sinus) R = 10 KΩ; C = 0,1μF; f = 300 Hz b. Hitunglah vR dan vCdengan harga besaran yang telah diketahui. c. Ukurlah vR dan vC dengan multimeter. Cek apakah vi= vR + vC. d. Amati v, vR dan vCdengan osiloskop. e. Carilah beda fasa antara vi dan vR, juga antara vC dan vR dengan bantuan osiloskop. f. Catatlah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam tabel data hasil percobaan. Tabel 2. Rangkaian RC Pengukuran dengan multimeter (dalam Volt rms)

Perhitungan (dalam Volt rms) vi

-

vR

vC

vi

vR

vC

Pengamatan dengan osiloskop (dalam Volt p-p) vi

vR

vC

Beda fasa antara vi dan vR : 0 = ...... Vi (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR Beda fasa antara vC dan vR : 0 = ...... VC (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR *) coret yang salah


20


5.2. Rangkaian RL

a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.

R

1K

Vi L 2,5 mH Gambar 3.4. Rangkaian RL untuk pengukuran phasor vi= 2 V rms (bentuk gelombang sinus) R = 1 KΩ; L = 2,5 mH; f = 60 KHz b. Hitunglah vR dan vLdengan harga besaran yang telah diketahui. c. Ukurlah vR dan vL dengan multimeter (range pada AC 10V). Cek apakah vi= vR + vL. d. Amati v, vR dan vLdengan osiloskop. e. Carilah beda fasa antara vi dan vL, juga antara vL dan vR dengan bantuan osiloskop. f. Catatlah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam tabel data hasil percobaan. Tabel 3. Rangkaian RL Pengukuran dengan multimeter (dalam Volt rms)

Perhitungan (dalam Volt rms) vi

-

vR

vL

vi

vR

vL

Pengamatan dengan osiloskop (dalam Volt p-p) vi

vR

vL

Beda fasa antara vi dan vR : 0 = ...... Vi (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR Beda fasa antara vL dan vR : 0 = ...... VC (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR *) coret yang salah


21


5.3. Rangkaian Diferensiator a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.

vi

C

4 VP-P f = 500 Hz

R

Output

Gambar 3.5. Rangkaian percobaan fungsi diferensial dengan RC b. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak (V p) pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop.

p

c. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia pada tabel 4. d. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi empat. e. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop. f. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan saudara dalam bentuk tabel pada data hasil percobaan. Tabel 4. Rangkaian Diferensiator Harga R & C

Konstanta waktu = RC

2πRC T

Bentuk Gelombang Output Ideal

Pengamatan

R = 10 KΩ C = 0,1 μF R = 10 KΩ C = 0,01 μF R = 100 KΩ C = 0,1 μF R = 100 KΩ C = 0,01 μF R = 100 KΩ C = 0,001 μF R = 10 MΩ C = 0,01 μF Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL

22


5.4. Rangkaian Integrator a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.

vi

R

4 VP-P f = 500 Hz

C

Output

Gambar 3.6. Rangkaian percobaan fungsi integrator dengan RC b. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak (Vp) pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop.

p

c. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia pada tabel 4. d. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi empat. e. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop. f. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan saudara dalam bentuk tabel pada data hasil percobaan. Tabel 5. Rangkaian Integrator Harga R & C

Konstanta waktu = RC

2πRC T

Bentuk Gelombang Output Ideal

Pengamatan

R = 10 KΩ C = 0,1 μF R = 10 KΩ C = 0,01 μF R = 100 KΩ C = 0,1 μF R = 100 KΩ C = 0,01 μF R = 100 KΩ C = 0,001 μF R = 10 MΩ C = 0,01 μF Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL

23


5.5. Pengaruh Frekuensi a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga dan besaran seperti pada gambar dibawah ini.

vi

C 0,01 uF

R 10 K

4 VP-P

Output

Gambar 3.7. Mencari pengaruh frekuensi pada rangkaian RC b. Hitunglah konstanta waktu = RC. c. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 volt peak to peak (VP-P) pada frekuensi 50 Hz dengan bantuan osiloskop. d. Ukurlah dan gambarkan bentuk outputnya untuk harga-harga frekuensi 50 Hz, 500 Hz, 5 KHz, dan 50 KHz. e. Catatlah hasilnya pada tabel 6 pada data hasil percobaan f. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada gambar dibawah ini

vi 4 VP-P

R 100 K

C 0,01 uF

Output

Gambar 3.8. Mencari pengaruh frekuensi pada rangkaian RC g. Lakukan seperti langkah pada b - e.


24


Tabel 6. Pengaruh Frekuensi 2πRC =⋯ T Frekuensi Rangkaian Rangkaian percobaan 5.5.a percobaan 5.5.f

Bentuk dan besar tegangan output vR percobaan vC percobaan 5.5.a 5.5.f

50 Hz

500 Hz

5 KHz

50 KHz

6.

MENGAKIRI PERCOBAAN e.


f.

Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum (Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).

7.

TUGAS a.

Berikan kesimpulan anda dari hasil percobaan Rangkaian RC, Rangkaian RL, Rangkaian Diferensiator, Rangkaian Integrator, dan Pengaruh Frekuensi!

b. Jelaskan! Apakah persyaratan yang harus dipenuhi jika rangkaian RC berfungsi sebagai: a) Diferensiator b) Integrator c.

Jelaskan! Apakah persyaratan yang harus dipenuhi jika rangkaian RL berfungsi sebagai: c) Diferensiator d) Integrator


25


R2 10 K

R3 100 K

R4 1M

Ca 1 nF

Cb 10 nF

Cc 0,1 uF

Cd 1 uF

C1 1 nF

L2 2,5 mH

C2 10 nF

C3 0,1 uF

Ra 1K

Rb 10 K

C4 L1 1 uF 2,5 mH

KELUARAN

MASUKKAN

R1 1K

KELUARAN

GAMBAR RANGKAIAN KIT PRAKTIKUM RC DAN RL

MASUKKAN

8.

Rc 100 K

Rd 1M

Gambar 3.9. Rangkaian kit praktikum RC dan RL


26


PERCOBAAN IV RANGKAIAN RESONANSI

1.

TUJUAN a. Mempelajari sifat rangkaian RLC. b. Mempelajari resonansi seri, resonansi paralel, resonansi seri paralel. c. Dapat membedakan sifat resonansi seri dan paralel d. Dapat menghitung dan atau memperkirakan frekuensi resonansi rangkaian RLC

2.

PENDAHULUAN 2.1. Rangkaian RLC Dalam rangkaian seri RLC impedansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai berikut: 𝑍𝑡𝑜𝑡 = 𝑅 + 𝑗(𝑋𝐿 − 𝑋𝐶 ) Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansi induktif dan kapasitif selalu akan saling mengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar, maka akan saling meniadakan, dan dikatakan bahwa rangkaian dalam keadaan resonansi. Resonansinya adalah resonansi seri. Demikian pula halnya pada rangkaian paralel RLC admitansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai: 𝑌𝑡𝑜𝑡 = 𝐺 + 𝑗(𝐵𝐶 − 𝐵𝑋𝐿 ) dimana G adalah konduktansi dan B adalah suseptansi. Dari hubungan ini juga akan terlihat bahwa suseptansi kapasitif dan induktif akan selalu saling mengurangi. Pada keadaan resonansi, kedua suseptansi tersebut akan saling meniadakan. Resonansinya adalah resonansi paralel. Dari kedua pembahasan di atas, jelas bahwa jenis resonansi tergantung dari macam hubungan L dan C (seri/paralel).

Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI

27


2.2. Resonansi Seri Dari hubungan Ztot = R + j(XL − XC ) terlihat bahwa pada waktu resonansi dimana XL = XC maka Ztot = R merupakan Zminimum, sehingga akan diperoleh arus yang maksimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat resistif sehingga fasa arus sama dengan fasa tegangan yang terpasang.

R I V

XL XC

Gambar 4.1. Rangkaian resonansi seri Saat XL = XC terjadi, maka mengingat XL = ωL dan 𝑋𝐶 = ωL =

1 ωC

atau 𝜔𝑂 ≡ 𝜔𝑟𝑒𝑠𝑜𝑛𝑎𝑛𝑠𝑖 =

1 𝐿𝐶

atau 𝑓𝑂 = 2𝜋

1 ωC

dapat diperoleh

1 𝐿𝐶

Disini ωO atau fO adalah frekuensi yang membuat rangkaian bersifat resistif dan terjadi arus maksimum atau tegangan maksimum pada R. Bila dilihat dari impedansi rangkaian Ztot, maka pada f < fO rangkaian akan bersifat kapasitif dan pada f > fO rangkaian akan bersifat induktif. Pada waktu resonansi seri, sangat mungkin terjadi bahwa tegangan pada L atau pada C lebih besar dari tegangan sumbernya. Pembesaran tegangan pada L atau pada C pada saat resonansi ini didefinisikan sebagai faktor kualitas Q. Faktor kualitasnya Q = QS di definisikan sebagai 𝑄 = 𝑄𝑆 =

𝐼𝑂 𝜔𝑂 𝐿 𝜔𝑂 𝐿 = 𝐼𝑂 𝑅 𝑅 atau,

𝑄=


1 𝐼𝑂 𝜔 𝐶 𝑂

𝐼𝑂 𝑅

=

1 𝜔𝑂 𝐶𝑅

28


2.3. Resonansi Paralel Dari hubungan Ytot = G + j(BC − BL ), terlihat bahwa pada waktu resonansi dimana BC = BL maka Ytot = G merupakan Yminimum, sehingga akan diperoleh arus total yang akan minimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat resistif.

I

V

IR

IL

IC

G

BL

BC

Gambar 4.2. Rangkaian resonansi paralel Saat BC = BL terjadi, maka mengingat BC = ωC dan 𝐵𝐿 = ωC =

1 ωL

atau 𝜔 = 𝜔𝑂 =

1 𝐿𝐶

atau 𝑓𝑂 = 2𝜋

1 ωL

dapat diperoleh

1 𝐿𝐶

Sama halnya dengan resonansi seri, dalam rangkaian ini pada saat resonansi, akan terjadi pembesaran arus pada L atau pada C. Faktor kualitasnya Q = QP di definisikan sebagai 𝑄 = 𝑄𝑃 =

𝑉𝑂 𝜔𝑂 𝐶 𝜔𝑂 𝐶 = = 𝜔𝑂 𝐶𝑅 𝑉𝑂 𝐺 𝐺 atau,

𝑉𝑂 1 𝑅 𝜔𝑂 𝐿 𝑄 = 𝑄𝑃 = = = 𝑉𝑂 𝐺 𝜔𝑂 𝐿𝐺 𝜔𝑂 𝐿 2.4. Resonansi Seri – Paralel Jika dalam rangkaian terdapat 3 (tiga) buah komponen L dan C terhubung seri dan paralel, maka resonansi yang terjadi adalah resonansi seri paralel. Dalam hal ini ada 2 (dua) buah frekuensi yang dapat dicari dengan menghitung impedansi minimum dan admitansi minimum. 3.

ALAT – ALAT YANG DIPERLUKAN a. Kit praktikum Rangkaian Resonansi b. Generator Sinyal (GS) c. Osiloskop d. Multimeter


29


4.

CARA MELAKUKAN PERCOBAAN 4.1. Resonansi Seri a.

Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.

C 1 uF

1

2

L 2,5 mH R 47 ohm 4

3

Gambar 4.3. Rangkaian percobaan resonansi seri R = 47 Ω;

C = 1 μF;

L = 2,5 mH

b. Dengan harga-harga komponen tersebut, hitunglah frekuensi resonansinya (turunkan perhitungannya). c.

Pasangkan bagian output generator sinyal pada terminal 1 - 4.

d. Hubungkan juga terminal 1 – 4 tersebut pada input kanal A osiloskop. e.

Tegangan generator sinyal diatur kira-kira 1 sampai 4 volt peak to peak (VP-P).

f.

Hubungkan terminal 3 – 4 pada input kanal B osiloskop.

g.

Ubahlah frekuensi generator sinyal (tegangan generator sinyal harus tetap) antara 1 KHz sampai 10 KHz untuk memperoleh tegangan VO/V3 – 4 maksimum dan atau minimum, dan amatilah pada layar osiloskop.

h. Frekuensi yang menghasilkan VO maks adalah frekuensi resonansi seri. Catatlah frekuensi ini pada tabel 1 dalam lembar data hasil percobaan. i.

Catat juga V1

– 2/tegangan

capasitor, V2

– 3/tegangan

induktor, V1

– 3/tegangan

capasitor – induktor pada frekuensi resonansi. j.

Ukurlah juga tegangan-tegangan ini : V1

– 4,

V3

– 4,

V1

– 2,

V2

– 3,

V1

– 3

dengan

multimeter. k.

Hitung juga faktor kualitas (Q) rangkaian ini.


30


Tabel 1. Resonansi Seri PENGAMATAN (dengan osiloskop)

PERHITUNGAN

PENGUKURAN (dengan multimeter)

fres = fO

Hz

Hz

Hz

V1 – 4

volt

VP-P

volt

V3 – 4

volt

VP

volt

V1 – 2

volt

VP

volt

V2 – 3

volt

VP

volt

V1 – 3

volt

VP

volt

Faktor Kualitas Q = .......

4.2. Resonansi Paralel a.


L 2,5 mH 2

1 C 1 uF

R 47 ohm

3 Gambar 4.4. Rangkaian percobaan resonansi paralel R = 47 Ω;

C = 1 μF;

L = 2,5 mH

b. Dengan harga-harga komponen tersebut, hitunglah frekuensi resonansinya (turunkan perhitungannya). c.




f.

Hubungkan terminal 2 – 3 pada input kanal B osiloskop

g.

Ubahlah frekuensi generator sinyal (tegangan generator sinyal harus tetap) antara 500 Hz sampai 20 KHz untuk memperoleh tegangan VO/V2 – 3 maksimum dan atau minimum, dan amatilah pada layar osiloskop.

h. Frekuensi yang menghasilkan VO maks adalah frekuensi resonansi seri. Catatlah frekuensi ini pada tabel 2 dalam lembar data hasil percobaan. Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI

31


i.

Catat juga V1 – 2/tegangan capasitor // induktor pada frekuensi resonansi.

j.

Ukurlah juga tegangan-tegangan ini : V1 – 3, V2 – 3, V1 – 2 dengan multimeter. Tabel 2. Resonansi Paralel PENGAMATAN (dengan osiloskop)

PERHITUNGAN


fres = fO

Hz

Hz

Hz

V1 – 3

volt

VP-P

volt

V2 – 3

volt

VP

volt

V1 – 2

volt

VP

volt

4.3. Resonansi Seri – Paralel a.


1

C1 1 uF

C2 1 uF 3

2 L 2,5 mH R 47 ohm

4 Gambar 4.5. Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1 R = 47 Ω;

C1 = 1 μF;

C2 = 1 μF;

L = 2,5 mH

b. Dengan harga-harga komponen tersebut, turunkan perhitungan frekuensi resonansi seri (frs) dan resonansi paralel (frp). c.




f.

Hubungkan terminal 3 – 4 pada input kanal B osiloskop

g.

Ubahlah frekuensi generator sinyal (tegangan generator sinyal harus tetap) antara 500 Hz sampai 25 KHz untuk memperoleh tegangan VO/V3 – 4 maksimum dan atau minimum, dan amatilah pada layar osiloskop. Catat harga V3 – 4 dalam tabel pada data hasil percobaan.

h. Catat juga harga V1 – 4, V1 – 2, V2 – 3, V1 – 3 pada frekuensi resonansi. Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI

32


i.

Ukurlah juga tegangan-tegangan ini : V1

– 4,

V3

– 4,

V1

– 2,

V2

– 3,

V1

– 3

dengan

multimeter. j.

Kemudian buatlah rangkaian berikut ini.

C 1 uF 1

3

2 L2 2,5 mH

L1 2,5 mH

R 47 ohm

4 Gambar 4.6. Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 2 R = 47 Ω; k.

C = 1 μF;

L1 = 2,5 mH;

L2 = 2,5 mH

Ulangi langkah a – i di atas dan catatlah nilai-nilainya pada tabel 3. Tabel 3. Resonansi Seri – Paralel PENGAMATAN (dengan osiloskop)

PERHITUNGAN

5.


f = frs

Hz

Hz

Hz

V1 – 4

volt

VP-P

volt

V3 – 4

volt

VP

volt

V1 – 2

volt

VP

volt

V2 – 3

volt

VP

volt

V1 – 3

volt

VP

volt

f = frp

Hz

Hz

Hz

V1 – 4

volt

VP-P

volt

V3 – 4

volt

VP

volt

V1 – 2

volt

VP

volt

V2 – 3

volt

VP

volt

V1 – 3

volt

VP

volt

MENGAKIRI PERCOBAAN a.

Sebelum meninggalkan meja percobaan,rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala

ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI 33


dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai. b. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum (Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai). 6.

TUGAS a.

Pada percobaan 4.1 bagaimanakah karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan sampaikan pada laporan praktikum!

b. Pada percobaan 4.2 bagaimanakah karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan sampaikan pada laporan praktikum! c.

Pada percobaan 4.3 bagaimanakah karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan sampaikan pada laporan praktikum!

7.

GAMBAR RANGKAIAN KIT PRAKTIKUM RANGKAIAN RESONANSI

J1

L2 2,5 mH

C1 1 uF

C1 1 uF

L1 2,5 mH

J2


R 47 R

KELUARAN

MASUKKAN

J3

34


LAMPIRAN

KIT PERCOBAAN TEOREMA THEVENIN DAN NORTON

KIT PERCOBAAN KOPLING MAGNETIK

Modul Praktikum Rangkaian Listrik LAMPIRAN

35


KIT PERCOBAAN RANGKAIAN RC DAN RL

KIT PERCOBAAN RANGKAIAN RESONANSI

Modul Praktikum Rangkaian Listrik LAMPIRAN

36

PENDAHULUAN. - Persiapan :

Recommend Documents